Thiết kế bộ nguồn ổn áp một chiều có điện áp 5v,12v: dòng 2A

Trong những năm gần đây công nghệ vi điện tử phát triển rất mạnh mẽ sự ra đời các vi mạch với mọi kích thước, đa dạng về chức năng với giá thành giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kĩ thuật điện tử , mạch số ở những mức độ khác nhau đã và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng. Vì vậy sự ra đời ngành kỹ thuật điện tử, kỹ thuật máy tính, tin học cuốn thuyết minh này nhằm đáp ứng nhu cầu tiếp cận với vi mạch số mục đích ứng dụng trong thực tế. Qua quá trình thiết kế, chế tạo không thể tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm. Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và bạn đọc, từ đó em có thể rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân đồng thời tìm ra những nhược điểm của bản thuyết minh. Qua đó sẽ giúp cuốn thuyết minh được hoàn chỉnh hơn, tối ưu hơn .

docx33 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 15863 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế bộ nguồn ổn áp một chiều có điện áp 5v,12v: dòng 2A, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lời nói đầu Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Những thiết bị điện,điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất. Từ những thời gian đầu phát triển KTS đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người. Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn học chúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Nguyễn Hải Hà cùng với sự lỗ lực của bản thân, em đã “Thiết kế bộ nguồn ổn áp một chiều có điện áp 5v,12v: dòng 2A“ nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót .Em rất mong được sự giúp đỡ & tham khảo ý kiến cảu thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài. Chương I: Giới thiệu chung một số linh kiện dùng trong mạch 1.1-Điện trở 1.1.1. Khái niệm Điện trởlà sự cản trở dòng điện chảy trong vật dẫn điện. Ký hiệu là: R Được xác định bằng biểu thức: R= UI Đơn vịtính: Ohm (Ω) 1.1.2 .Ký hiệu của điện trởtrong mạch điện. Linh Kiện Điện Tử Điện Trở Cấu Tạo Tạo từ một cộng dây dẩn điện thẳng có kích thước Chiều Dài l, Diện Tích A , Độ Dẩn Điện , Biểu Tượng Điện Trở Kháng Điện Thế V = I R Dòng Điện Điện Trở Kháng và Nhiệt Độ  for Conductor  for Non Conductor Điện Trở Kháng và Năng Lượng Điện thất thoát dưới dạng Nhiệt Năng Lượng Điện Phát PV = VI Năng Lượng Điện Truyền P = PV - PR Hiệu Thế Điện Truyền Điện Kháng  /_ 0 Giá Trị Mả Màu Hệ Thống Vạch Màu giá trị của điện trở Đen (Black) Nâu(Brown) Đỏ (Red) Cam (Orange) Vàng (Yellow) Xanh Lá Cây (Green) Xanh Da trời(Blue) (Tím (Violet) Xám (Grey) Trắng (White) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.1.3. Phân loại điện trở * Phân loại theo cấu tạo có 3 loại cơ bản: - Than ép: Loại này có công suất < 3W và hoạt động ở tần số thấp. - Màng than: Loại này có công suất > 3W và hoạt động ở tần số cao. - Dây quấn: Loại này có công suất > 5W và hoạt động ở tần số thấp. * Phân loại theo công suất: - Công suất nhỏ: Kích thước nhỏ. - Công suất trung bình: Kích thước lớn hơn. - Công suất lớn: Kích thước lớn nhất. * Lưu ý: - Kích thước càng lớn khả năng tàn nhiệt càng nhiều. - Kích thước càng nhỏ khả năng tản nhiệt càng ít. - Khi ghép nối các điện trở nên chọn có cùng công suất. - Khi thay thế điện trở cũng phải chọn loại cùng công suất. 1.1.4. Hình dạng thực tế một số loại điện trở 1.2-Tụ điện 1.2.1. Khái niệm Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng điện trường. Ký hiệu là: C Được tính bằng công thức: C = U ra macx fp.ΔUra.Rt 1.2.2.Kí hiệu một số tụ 1.2.3. Phân loại tụ điện Có rất nhiều phương pháp phân loại nhưng ở đây ta dựa trên cơ sở chất chế tạo bên trong tụ điện thì có các loại sau: o Nhóm tụ Mica, tụ Sêlen, tụ Ceramic nhóm này làm việc ở khu vực tần số cao tần. o Nhóm tụ sứ, sành, giấy, dầu: Nhóm này hoạt động ở khu vực tần số trung bình. o Tụ hoá học hoạt động ở khu vực có tần số thấp. 1.2.4. Công dụng của tụ điện - Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn dòng một chiều. - Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ . - Đơn vị đo điện dung ở mạch điện tử gồm: pF (Pico Fara), nF (nano Fara), µF (Micro Fara) - Khi sử dụng tụ ta phải quan tâm đến 2 thông số: o Điện dung: Cho biết khả năng chứa điện của tụ. o Điện áp: Cho biết khả năng chịu đựng của tụ. 1.3-Diode 1.3.1.Khái niệm và ký hiệu Diode bán dẫn có cấu tạo là một chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra, cực nối ra từ miền p gọi là A nốt( A), cực nối ra rừ n gọi là K tốt (K) Ký hiệu : Hình1.1: hình ảnh thật của diode Hình 1.2: cấu tạo bên trong Khi diode có điện thế Anôt dương hơn so với Katôt, ta nói diode được phân cực thuận đi qua, diode dẫn điện. Ngược lại, khi diode có điện thế Anôt âm hơn so Katôt thì diode bị phân cực ngược, diode không có dòng điện 1.3.2.Tính chất của diode Diode chỉ dẫn điện theo một chiều từ anot đến katot theo nguyên lý dòng điện chảy từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp muốn có dòng điện qua diode theo chiều từ nơi có điện thế cao đén nơi có điện thế thấp cần phải đặt ở anot một điện thế cao hơn ở katot.Khi đó UAK>0 và ngược chiều với điện áp tiếp xúc (UTX).Như vậy muốn có dòng điện qua diode thì điện trường do UAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc,tức la UAK>UTX.Khi đó một phần của điện áp UAK dùng đẻ cân bằng với điện áp tiếp xúc (khoảng 0,6 V)phần còn lại dùng để tạo dòng điện thuận qua diode. Khi UAK>0,ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng điện thuận (chiều từ A sang K). Khi UAK đã đủ cân bằng với điện áp tiếp xúc thì diode trở nên dẫn điện rất tốt, tức là điện trở của diode lúc đó rất thấp (khoảng vái chục ohm).Do vậy phần điện áp để tạo ra dòng điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với phần điện áp dùng để cân bằng với UTX. Thông thường phần điện áp dùng để cân bằng với UTX cần khoảng 0.6V và phần điện áp tạo ra dòng thuận khoảng 0.1-0.5V tùy theo dòng thuận vài chục mA hay lớn đến vài Ampe.Như vậy giá trị của UAK đủ đẻ có dòng qua diode khoảng 0.6-1.1V. Ngưỡng 0.6V là ngưỡng diode bắt đầu dẫn và UAK=0.7V thì dòng qua diode khoảng vài chục mA. Nếu diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngươc tư K-A.Thực tế vẫn tồn tại dòng ngược nếu diode bị phân cưc ngược với hiệu điện thế lớn.Tuy nhiên dòng ngược rất nhỏ cõ µA và thường không thường quan tâm tới cac ứng dụng công nghiệp.Mọi diode chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn thì diode bị đánh thủng,dòng điện qua diode tăng nhanh và đốt cháy diode . và vậy khi sử dụng tuân thủ 2 điều kiện sau : - Dòng điện thuận qua diode không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép - Điên áp phân cực ngược ( UAK ) không được lớn hơn VBR (một ngưỡng đánh thủng ) VD : Diode 1N4007 có thông số kĩ thuật do hãng sản xuất như sau: VBR =1000V , IF MAX =1A , VF=1,1V khi IFMAX =IF Cho biết : - Dòng điện thuận không được lớn hơn 1A - Ungược MAX đạt vào diode không được lớn hơn 1000V - Uthuận (UAK ) có thể tăng đến 1,1V nếu Ithuận = 1A Lưu ý đối với diode chỉnh lưu chung thì UAK = 0,6V thì diode bắt đầu dẫn điện và khi UAK = 0,7V thì dòng qua diode đạt đến vài chuc mA 1.3.3.Đặc tuyến Von - Ampe của diode bán dẫn Đặc tuyến Von-Ampe của diode được chia làm 3 vùng : Hình 1.3: Đặc tuyến Von-Ampe của diode Vùng 1: Ứng với trường hợp phân cực thuận điện áp nhỏ dòng điện lớn điện trở nhỏ (Ω) Vùng 2: Diode phân cực ngược ( khoá), điện áp vài chục đến vài trăm vol, dòng điện nhỏ và điện trở lớn (kΩ ). Vùng 3: Vùng đánh thủng, dòng điện tăng đột ngột, điện áp hầu như không tăng Nguyên nhân do nhiệt độ quá cao hoặc điện áp ngược quá lớn dẫn đến diode mất tính chất van dẫn Các tham số giới hạn của diode : - Điện áp ngược cực đại để diode còn thể hiện tính chất van (chưa bị đánh thủng): U ngc max( thường giá trị Ungc max chọn khoảng 80% giá trị điện áp đánh thủng U dt . - Dòng điện cho phép cực đại qua van lúc mở: I Acf - Công suất tiêu hao cực đại cho phép trên van để chưa bị hỏng vì nhiệt: Pcf 1.3.4.Ứng dụng của Diode bán dẫn * Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động . trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng . 1.3.5.Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED ) Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện . 1.4-IC ổn áp 1.4.1.Giới thiệu chung về IC IC là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế tạo kết tụ trong hoặc trên một đế hay thân hoặc không thể tách rời nhau được. Đế này, có thể là một phiến bán dẫn (hầu hết là Si) hoặc một phiến cách điện. Một IC thường có kích thước dài rộng cỡ vài trăm đến vài ngàn micron, dày cỡ vài trăm micron được đựng trong một vỏ bằng kim lọai hoặc bằng plastic. Những IC như vậy thường là một bộ phận chức năng tức là một bộ phận có khả năng thể hiện một chức năng điện tử nào đó. Sự kết tụ các thành phần của mạch điện tử cũng như các bộ phận cấu thành của một hệ thống điện tử vẫn là hướng tìm tòi và theo đuổi từ lâu trong ngành điện tử. Nhu cầu của sự kết tụ phá tminh từ sự kết tụ tất nhiên của các mạch và hệ thống điện tử theo chiu hướng từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến lớn, từ tần số thấp (tốc độ chậm ) đến tần số cao (tốc độ nhanh). Sự tiến triển này là kết quả tất yếu của nhu cầu ngày càng tăng trong việc xử lý lượng tin tức ngày càng nhiều của xã hội phát triển. 1.4.2.IC dùng trong đồ án Linh kiện ổn áp là thành phần không thể thiếu trong các mạch ổn áp, mạch nguồn trong kỹ thuật điện tử. Trong phần diode bán dẫn đã có 1 loại diode chuyên dụng để ổn áp là Zenner. Tuy nhiên, loại diode này có nhược điểm là điểm là cho dòng điện nhỏ ( ≤ 20mA) IC ổn áp họ 78xx được phát triển : + Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Còn xx là giá trị điện áp đầu ra như 5V, 8V... 1.4.3.Cấu tạo- Nguyên tắc hoạt động Cấu tạo 78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V Tùy loại IC 78 mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiều. ví dụ : 7806 - 7809... + 78xx gồm có 3 chân Input là chân nguồn đầu vào 2.GND là chân nối đất 3. Output là chân nguồn đầu ra Hình 1.4. Hình ảnh của IC 78xx Hình 1.5. Sơ đồ cáu trúc của 78xx Nguyên lý hoạt động của 78xx Dòng điện DC qua tụ lọc đến chân 1 của IC (tức là đến chân C của transistor lúc này transistor chưa hoạt động (chưa dẫn) . Nhờ điện trở R tạo dòng định thiên cắt mở chân B của transistor , nên transistor dẫn .Do chân B của Transistor nối qua điode zenner ( điện áp khoảng 4.5 V ) xuống mát sẽ ghim mức điên áp ra ở chân E của transirtor ( chân 3 của IC ) là giá trị dương . Điện áp đặt trước IC 78XX phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 1.5V ~ 2V .Họ IC 78xx chỉ cho dòng tiêu thụ khoảng 1A trở xuống, khi giáp IC trong mạch thì U in > Uout từ 3V~5V khi đó IC mới phát huy tác dụng 1.5 -Transistor 1.5.1. Cấu tạo của Transistor. ( Bóng bán dẫn )  Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau . Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ),lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.  Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn ( loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được.  . Hình 1.6. Cấu tạo của transistor Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọilà cực gốc ký hiệu la B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector )viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P )nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị chonhau được. 1.5.2. Hoạt động của Transistor NPN Hình 1.7.Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+)nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E. Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E. Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúcnàydòng IC = 0 ) Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức . IC = β.IB Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE IB là dòng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy sốđiện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớpbán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor. 1.5.3. Xét hoạt động của Transistor PNP Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B Chương II: Phân tích bài toán 2.1-Khái niệm chung về bộ nguồn. Các mạch điện tử và các thiết bị điện tử nói chung muốn hoạt động tốt cần phải được cung cấp năng lượng điện ổn định. Mạch nguồn cung cấp tiếp nhận năng lượng từ các nguồn điện xoay chiều (AC) hoặc một chiều (DC) và biến đổi thành nguồn năng lượng cung cấp (power suply) cho mạch điện tử dưới dạng một nguồn áp một chiều ( UDC) thích hợp và ổn định đối với các biến động của nguồn và tải. Các mạch điện tử riêng lẻ thường yêu cầu nguồn cung cấp có công suất nhỏ diện áp thấp, mạch nguồn có cấu trúc đơn giản. Các thiết bị điện tử công nghiệp và dân dụng yêu cầu nguồn cung cấp có công suất lớn, hiệu suất cao, nhiều mức UDC khác nhau (điện áp từ vài vôn đến vài trăm vôn, trường hợp đặc biệt cố thể tới hàng ngàn vôn, công suất từ hàng trăm đến hàng ngàn wat) do đó mạch nguồn có cấu trúc phức tạp với các mạch nguồn biến đổi điện áp 1 chiều thành xoay chiều và mạch ổn áp hoạt động theo nguyên lý điều khiển xung chuyển mạch tần số cao. Hình 2-1. Sơ đồ khối mạch nguồn. U0 Biến áp Mạch chỉnh lưu Mạch lọc Ôn áp U2 U1 U01 Ur Rt It 2.2-Sơ đồ khối mạch nguồn Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu. Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U1 không cần biến áp. Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng U0. Sự không bằng phẳng này phụ thuộc cụ thể vào từng dạng mạch chỉnh lưu. Mạch lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U0 thành điện áp một chiều U01 ít nhấp nhô hơn. Mạch ổn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) ở đầu ra Ur (It), khi U01 thay đổi theo sự mất ổn định của U1 hay dòng tải It thay đổi. Trong trường hợp không có yêu cầu cao thì không cần mạch ổn áp, ổn dòng một chiều. 3.3-Sơ đồ nguyên lý –hoạt động và cách tính chọn linh kiện 3.3.1. Sơ đồ nguyên lý Hình 2.2: sơ đồ nguyên lý Máy biến áp: Yêu cầu đề bài điện áp ra ổn định tối đa là 24VDC, mà điện áp đầu vào 220VAC nên ta có thể sử dụng máy biến áp: 220VAC-24VAC-3A Diode Các IC ổn áp trong mạch nguồn này có IRa tối đa là 2A nên lựa chọn diode Lt-kbp 307, với dòng chịu được là 3a Tụ điện Tụ có điện dung lớn để san phẳng điện áp để làm giảm độ gợn sóng . Chọn tụ có giá trị của tụ lọc tính gần đúng theo biểu thức sau C= 1/(mdm .W.R .Kdm Ra) Ta có : trong mạch chỉnh lưu cầu 4 diode : mdm= 2 Để cho sóng ra bằng phẳng người ta chọn : Kdm =0.1 W = 2πf = 2π.50 =100π (rad/s) Khi IMAX =2A và U Ra Max = 12V thì có : Z= 12/2 =6 Ω Vì dòng điện ra là dòng một chiều nên ta có Z = Rt =12Ω → C =1/(mdm.W.Kdm.R) = 1/(2.100π.12.0,1 ) =13.2 .10-4 F=130 µF Với giá trị như vậy ta có thể chọn tụ là: 1000µF ; 2200µF - Chọn tụ lọc cao tần là tụ gốm 104 vì tụ này có tần số lọc lớn f= 1/(2π .Xc .C ) Phân tích mạch điện Mạch điện gồm những phần sau : Hạ áp, chỉnh lưu, lọc, biến đổi (78xx). Nguồn điện xoạy chiều 220VAC-50Hz qua biến áp là hạ áp xuống còn 24VAC - 1A và được qua bộ chỉnh lưu nhằm biến đổi xoay chiều thành 1 chiều. Thành phần 1 chiều này có độ gợn nên phải qua bộ lọc C để san phảng điện áp gợn đó cho ra điện áp 1 chiều. Sau đó điện áp 1 chiều này qua bộ ổn áp 78xx cho ra điện áp ổn áp mà mình cần. Nguyên lý làm việc: Khối áp: Ở đây chúng ta biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống còn 24VAC - 3A .Mục đích là cấp đầy vào cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp một chiều mong muốn. Chỉnh lưu: Thành phần chỉnh lưu là biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu 1 chiều thông qua 4 con diode chỉnh lưu. Đây là sơ đồ chỉnh lưu cả chu kì với dạng sóng đầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau: Hình 2.3: dạng sóng đầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu -Giả sử ở bán kỳ dương ứng với điểm A dương (+),điểm B âm (-), các đioe D1 ,D3 phân cực thuận nên dẫn điện , dòng điện đi từ A quan D1 , qua tải sau đó qua D3 và về B . Trong khi đó D2 , D4 phân cực ngược nên không dẫn điện - Ở bấn kỳ âm của điện áp vào U1, điểm B dương so vơi điểm A. lúc này D2, D4 phân cực thuận nên dẫn điện. Dòng điẹn đi từ B qua D2 sau đó quả tải qua D4 và về A.. Và lúc này D1 và D3 phân cực ngược nên không dẫn điện. -Như vậy trong cả hai nửa chu kỳ của tín hiệu vào U1.có dòng diện 1 chiều qua tảivà tạo ra điện áp 1 chiều ở ngõ ra tức U3 lúc này là diện áp ra không bằng phẳng Mạch lọc bằng tụ điện: Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành điện áp một chiều U4 ít nhấp nhô hơn . Khi điện áp một chiều tăng từ 0 đến V MAX , tụ diện được nạp điện đến giá trị Uc = UMAX . Khi điện áp ra giảm từ đỉnh về 0, tụ điện xả điện bù vào sự giảm điện áp trên phụ tải . nhờ vậy mà duy trì được mức điện áp theo thời gian , giảm đọ gợn sóng của điện áp một chiều đập mạch , đồng thời giá trị trung bình của điện áp một chiều ở ngõ ra cũng tăng lên . Điện áp ra một chiều có một độ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải .nếu dòng tải nhỏ tụ phóng điện yếu do độ gợn sóng nhỏ nếu dòng tải lớn tụ điện phóng điện nhiều hơn do đó độ gợn sóng lớn độ gơn sóng cũng phụ thuộc vào điện dung của tụ điện Tác dụng của tụ : Trong dòng điện một chiều đập mạch U3 gồm cả 2 thành phần một chiều và xoay chiều còn xót lại do đặc tính của tụ điện chỉ cho dòng xoay chiều đi qua mà không cho dòng một chiều đi qua Nếu thành phần AC sẽ qua tụ xuống mát mà không đi qua tải . Thành phần một chiều không thể qua tụ C nên toàn bộ đi qua tải. Vì vậy trong mạch các tụ có giá trị lớn có nhiệm vụ san bằng mức điện áp cao ; tụ có giá trị nhỏ 104 có giá trị lọc sung đột biến lọc nguồn , kết quả là điện áp đầu ra được lọc tương đối phẳng, nếu tụ C1 có điện dung càng lớn thì điện áp ở đầu ra càng bằng phẳng, tụ C1 trong các bộ nguồn thường có trị số khoảng vài ngàn µF Ic ổn áp 78xx: Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp điện khác nhau : như 7805 nó ổn áp 5V, 7806 cho ổn áp 6V… + Điện áp đầu vào của họ 78xx là điện áp 1 chiều và max <=40V. Dòng điện không vượt quá 1A + Dòng đỉnh là 2.2A + Công suất tiêu tán cực đại không dung tản nhiệt là 2W + Công suất tiêu tán cực đại có tản nhiệt là 15W + Đảm bảo thông số là : Vi - V0 = 2V đến 3V ( lúc đó mạch mới hoạt động ổn áp được) + Tản nhiệt tốt cho 78xx. Khi hoạt động với tải thì 78xx rất nóng. Đối với cấp điện áp là 29V thì 78xx nóng khi có tải và chú ý tản nhiệt tốt cho nó.Để nóng quá sinh ra phá 78xx. Tính toán điện áp ra Điện áp đầu vào máy biến áp là : U1 =220V Qua máy biến áp thì điện áp là : U2 = 24V(AC) Qua diode chỉnh lưu thì : U3 = U2 .sqrt 2= 24 .sqrt 2 = 34 V DC Điện áp sụt trên cầu là: 34 V DC - 1.5 V DC = 32.5V DC ( do đi qua 2 diode nên mỗi diode bị sụt áp mất 0.7 V ) Điện áp sau chỉnh lưu là Uc =32,5 .0,9 = 29V DC ( 0,9 là hệ số chỉnh lưu của chỉnh lưu cầu ) Điện áp trên đi qua IC ổn áp : 7805 thu được điện áp 5V DC 7812 thu được điện áp 12V DC. Để thu được điện áp 3V DC cho Led ta cần tạo sụt áp 2V ở cuối nguồn của 5V DC Mà dòng thu được sau nguồn 5V DC: I5V=0,02mA Áp dụng định luật Om ta có: U=I.R ⇒ R= U/ R ⇒ R=2/0.02mA= 100Ω Vậy điện trở cần trong mạch là 100Ω Tương tự với nguồn 12V, muốn thu được điện áp 3V DC cho Led ta cần sụt áp 9v ⇒ R = 9/0.02mA =450 Ω Vậy R dùng cho led báo ở mạch 12V là 450Ω Chương III : Kết quả 3.1-Bo mạch Hình. 3.1 Bo mạch 3.2-mạch mô phỏng Hình .3.2. Mạch mô phỏng trên ARES 7 Professional 3.3-Mạch thực tế Hình .3.3. Mạch thực tế Lời kết Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu về đề tài, “Thiết kế bộ nguồn ổn áp một chiều có điện áp 5v,12v: dòng 2A”. Qua đây một phần nào cũng giúp em hiểu rõ về ứng dụng của nguồn một chiều trong thực tế, giúp em biết quy trình làm một mạch điện tử ra sao. Kết quả là em đã tự mình làm được mạch dùng trong thực tập vi điều khiển và nhiều ứng dụng khác nữa, đồng thời hiểu được những kiến thức cơ bản của kỹ thuật điện tử. Trong những năm gần đây công nghệ vi điện tử phát triển rất mạnh mẽ sự ra đời các vi mạch với mọi kích thước, đa dạng về chức năng với giá thành giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kĩ thuật điện tử , mạch số ở những mức độ khác nhau đã và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng. Vì vậy sự ra đời ngành kỹ thuật điện tử, kỹ thuật máy tính, tin học… cuốn thuyết minh này nhằm đáp ứng nhu cầu tiếp cận với vi mạch số mục đích ứng dụng trong thực tế. Qua quá trình thiết kế, chế tạo không thể tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm. Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và bạn đọc, từ đó em có thể rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân đồng thời tìm ra những nhược điểm của bản thuyết minh. Qua đó sẽ giúp cuốn thuyết minh được hoàn chỉnh hơn, tối ưu hơn . Tài liệu tham khảo Tìm trên internet (scribd.com ; hoiquandientu.vn ; tailieu.vn ; vn-zom.com) Data sheet Giáo trình (Điện tử tương tự- nhà xuất bản giáo dục Việt Nam)

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxdo_an_cong_nghe__5183.docx